Simulations numériques de phénomènes tectoniques : calculs de déformations tectoniques par la méthode des éléments finis : recherche de la localisation des grandes déformations créant les failles

par Jean-Pierre Bobineau

Thèse de doctorat en Mécanique des sols-structures

Sous la direction de Jean Biarez.


  • Résumé

    A l'aide d'un programme de calcul par éléments finis, en grands déplacements et grandes déformations, sont recherchés les facteurs favorisant la simulation numérique des localisations de grandes déformations observées en géologie, ou sur des modèles analogiques. La qualité du logiciel est contrôlée sur différentes expériences de laboratoire, menées sur un même matériau. La simplification de son comportement, par une loi proche de la plasticité parfaite, se révèle suffisante à restituer numériquement la grandeur des contraintes et les champs de tenseurs de grandes déformations, mesures expérimentalement. Des calculs bidimensionnels centimétriques, kilométriques, simulent, par divers moyens compares, les bandes de cisaillement conduisant aux failles. Leur étroitesse est favorisée par la cohésion introduite ou le choix d'une loi élastoplastique à pic. Néanmoins, la localisation des déformations avec une loi élastoplastique parfaite, sans dilatance, sans cohésion, sans surcharge, est montrée. L'effet de la friction interne sur l'inclinaison des bandes de cisaillement est mesure. Des calculs d'effondrement, ou de poinçonnement, simulent des Graben ou des failles de fauchage, selon les caractéristiques introduites. Des cas tectoniques réels sont présentés. Le calcul, en vraie grandeur, de l'évolution d'une rampe de chevauchement, simule l'apparition d'un pop-up, suivi de rétrochevauchements périodiques, peu visibles en coupe sismique. Des failles, nées de phases tectoniques opposées, décrites en bassin houiller, ont inspire des calculs, ou les bandes de cisaillement se réactivent ou se recoupent, et ou les mouvements de blocs sont visibles. Dans le cas d'un rejeu de socle en contexte salifère, les structures interprétées sur des coupes sismiques et imitées sur des modèles analogiques, sont simulées précisément. Partant du modèle ajuste, des études paramétriques permettent de corréler l'existence, la position, la forme des structures, avec les conditions aux limites et les rhéologies choisies


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Informations

  • Détails : 1 vol. (564 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 78 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 53656
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